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清淤机械——水力滚龙
郑永红
关键词：    清淤    水力滚龙
摘要：水力滚龙可以清除主河道淤积泥沙，创造峡谷式河道。用工作船打桩并固定工作船，在工作船上组装并且依次放入一个个水力滚龙单元，水力滚龙在水流作用下，滚龙单元作绕轴逆时针转动，带齿爪的刮淤条不停地刮起淤泥，淤泥与流水搅和形成泥沙流，源源不断地流向下游、流向大海。水力滚龙借助水流的能量深挖河床，投资少、见效快、成效显著。利用水力滚龙，在短时间内就可以解决黄河的“悬河”问题；长江航道的深挖也快捷容易；鸭绿江口的淤积问题也能够迎刃而解。它是一项能够改变当今治河方略的新课题。
       中国目前各型河道淤塞严重，特别是黄河中下游淤积问题日益突显；长江中下游迫切需要挖深主航道；其它中小型河道也需及时疏通清理。新型水力清淤机械——水力滚龙的问世，将彻底解决河道淤塞的问题。水力滚龙突出的优点在于：几乎不需任何能源，它在水流的作用下，能够自动绕轴转动并刮起泥沙，使流水夹着泥沙流向下游、流向大海。就现有水利工程技术而言，水力滚龙技术是一项投资少、见效快、成效大、操作应用简便的实用新型技术。
现阶段，我国对大江大河泥沙淤积的整治措施有：调水调沙，用拖泥船、吸泥船、高压冲淤船清理河道，这些措施需要耗费巨大能源、投入巨大的人力、物力和财力，但却不能从根本上解决河道淤塞的现状。而对于中小型河道，只有等到枯水季节，组织成千上万的民工下河进行疏理。采用水力滚龙清理河道，可以从根本上解决上述矛盾。水力滚龙组装方便、机动灵活，并且维护容易，用于各型河道清淤可以起到事半功倍的效果。
通过查询，贺学术1990年申请的“清除黄河下游淤积泥沙的方法以及自动搅浑装置”的专利，提出在黄河下游全线打桩、全线安装施工，清除黄河下游的淤积泥沙。但是十多年来没有得到应用。全线打桩、全线安装施工是不现实的，它投资大、效益差，而且在机械转动的情况下很难进行水下维护，没有应用前景。水力滚龙克服了它的不足，一条清淤工作船可以牵引几十个滚龙单元，就象一条巨龙。从河口到郑州，几十条水力滚龙短时间内就可以完成河道清淤工程，水力滚龙可以一直往下挖，地上“悬河”也将很快变成地下河，地上“悬河”将在我们的眼前消失，黄河从此将不可能再决堤。再往后，济南、郑州也可能成为港口城市，更加造福于华夏民族子孙万代。
水力滚龙的构造特征及工作方式：
水力滚龙的主要部件有：滚龙单元、工作船、水泥桩、牵引钢绳、连接钢绳、浮筒、吊绳。滚龙单元是水力滚龙的核心，它由密封钢筒轴、挡水板、带齿爪刮淤条、圆锥形轴等组成。生产滚龙单元时，保证滚龙单元在水中的浮力约等于自身质量。
水力滚龙的工作方式如图一所示：
1、在河道中用工作船打桩，并固定工作船；
2、在工作船上把一个个滚龙单元连同牵引钢绳、连接钢绳、浮筒、吊绳组合在一起，一个个放入水中，使所有滚龙单元均作离地绕轴逆时针空转。
3、下调吊绳，滚龙接触河床淤积泥沙并刮起泥沙、搅浑。
4、匀速同步收主牵引绳和水面牵引绳，使水力滚龙整体向上游移动，当刮完一层淤泥，下调吊绳，再匀速同步放主牵引绳和水面牵引绳，使水力滚龙整体向下游移动，所有滚龙单元均回到初始位置，水力滚龙又刮一层淤泥。
5、如此循环往复，就可以挖成一段窄深河道。一旦水流归槽，流速加大，滚龙单元转动更有力，刮起更大量的淤泥形成更加浑浊的泥沙流，这样的泥沙流在大流速的水槽中流动，泥沙不易沉降，输沙量大、距离远。
如果需要清除长50公里，宽20 米，深10米的河道淤泥，形成峡谷式 河道。
1、工程可采用25条水力滚龙在河道中“一”字形顺河排列，以每隔2公里打桩固定一条2公里长的水力滚龙。
2、将直径4米、长20米、齿爪长5厘米的滚龙单元以间距50米组合，依次放入水中，控制吊绳，使全体滚龙进水后均作离地绕轴逆时针空转。
3、下调吊绳，使每个滚龙单元竖直向下刮淤20厘米，同步收主牵引绳和水面牵引绳，使滚龙向上游匀速移动工作50米，这样，水力滚龙就刮成了一段长2公里、宽20米、深20厘米的水槽。
4、下调吊绳20厘米，同时匀速向下游同步放主牵引绳和水面牵引绳50米。水力滚龙又刮深河床20厘米，加上上次工作量，就形成40厘米深的水槽，水流归槽，流速增大，使滚龙转速更快，刮淤更有力。
5、每条水力滚龙如此往复25个回合的工作，就可完成2公里长，20米宽、10米深的清淤工作。
25条水力滚龙同时作业就可一次性地完成长50 公里、宽20米、深10米 的河道清淤工程。
如果50条水力滚龙同时作业，以100公里作为一个工程量，那么黄河从河口到郑州市1000公里。这50条水力滚龙就可从河口开始，通过10个工程量的工作就可以疏通黄河下游全段。当向上游清淤，下游又出现再淤，影响工作效果时，可停下来，先将下游再疏通，再继续上游的清淤工作。
滚龙单元结构如图二所示：
滚龙单元包括：钢筒轴，挡水板，带齿爪刮淤条，圆锥形轴，轴承连接，扇叶支撑。
1、圆盘对合固定连结充气钢筒，可将4-6个钢筒连为一体，使之成为一个钢筒直径为50厘米，长16——25米的空心充气轴。两端是圆锥形空心轴，最顶端是轴承，轴承固定在主连结绳和吊绳上。
2、挡水板的浮力略等于自身的重量，挡水板轴的作用是使挡水板能够受水力自动翻转，在挡水板轴与刮淤条之间有10-20厘米距离，刮淤条上有一排齿爪用于挖松淤积泥沙。
水力滚龙在水流作用下作绕轴转动的工作原理如图三、图四所示。
滚龙单元在水流中，处于钢筒轴水平面下部的挡水板受到水流作用产生的逆时针绕轴转动力矩大于轴水平面上部产生的顺时针转动力矩，转动力矩差使滚龙单元自动逆时针绕轴转动。
1、如图三，挡水板1#平面和挡水板3#平面与水流平行，产生的绕轴转动力矩为零，挡水板2#平面与水流方向垂直，产生绕轴转动力矩达到最大值，挡水板4#平面与水面平行，受水力产生的顺时针绕轴转动力矩很小。产生在挡水板2#与挡水板4#上的转动力矩差使滚龙单元作绕轴逆时针转动。
2、如图四，当逆时针绕轴转动45度角时，挡水板1#平面与挡水板2#平面均与水流成45度角，两个挡水板产生的逆时针绕轴转动力矩和大于挡水板3#和挡水板4#产生的顺时针绕轴转动力矩和，转动力矩差使滚龙单元继续作逆时针绕轴转动。
如此，在水流中处于轴水平面下方产生的逆时针绕轴转动力矩始终大于轴水平面上方顺时针绕轴转动力矩，转动力矩差使滚龙单元始终作逆时针绕轴转动，这样，处在滚龙单元外圆上带齿爪刮淤条不停地作圆轨迹运动并刮起泥沙。匀速上、下牵引水力滚龙，就像刨木机刨木板一样刮起河道一层又一层淤泥。
综上所述，水力滚龙几乎不需任何能源，它借助水流的能量，挖深河床，投资少，而成效显著。水力滚龙组装方便，机动灵活，维护操作简便，对各型河道的清淤可起到事半功倍的效果，水力滚龙可以彻底解决河道淤积的难题；在短时间内将地上“悬河”变成地下河；挖深主航道，将沿江沿河各城市变成能停泊深水船舶的港口城市。水力滚龙是能够改变当今治河方略的新课题。


                                                                  2006年2月26日

郑永红       男,1968.04,四川成都崇州市水利局,工程师 (调研员)
邮政编码 611230.[/watermark]

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